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一本畅销书的创作心路：拒当摸象盲人，拒从“权威”或“传统” 精选

已有 13539 次阅读 2014-8-26 08:11 |系统分类:科研笔记| 畅销新书, 创作心路, 生态—遗传—进化, “性”的起源, 拒当摸象盲人

无限细分是现代生命科学的一大特点，一个独立存在的有机体被分解为成千上万个部分，而每一部分都是各种事实、假设、概括等的极其复杂的汇集，无数科学家也热衷于盲人摸象，将毕生倾注于这其中的某个部分（甚至1-2个基因）。专著就是要将知识碎片整理成结构化或逻辑化的体系,但没有独特思想的专著只能流于一种事实的罗列......

《从生态学透视生命系统的设计、运作与演化—生态、遗传和进化通过生殖的整合》（谢平著）于2013年由科学出版社出版，数月内就销售一空。笔者借助科学网这个平台，用20多篇博文的形式对该书的大部分内容进行了介绍。顾名思义，这是一本生命科学交叉领域（生态—遗传—进化）的专著，对任何一个独立作者的创作来说都是一个极大的挑战，特别是在科学已是如此细分的今天，更是如此。以下创作心路（后记）或许有助于读者对本书提出的一些新的学术观点的把握或理解，当然也有利于读者从笔者的专业背景的限制审视不妥之处。

重温生态学之梦。2011年初，恰巧碰上了与自己专业相关的科技部国家重点基础研究发展计划项目的申报。受水利部中国科学院水生态工程研究所常剑波所长邀请，一起讨论了一个题为“重大水利工程对长江中游江湖关系及生态可塑性的影响与调控”的申报书。在一系列讨论过程中，我对生态可塑性等生态学理论问题逐渐产生了浓厚的兴趣，并成全了我对生态学知识的一次系统温习与充实。常剑波所长虽然主要从事鱼类生态学研究，但在我看来他对生态学与进化理论的见解也颇具独特性与哲理性。他称我是一个目的论者，而他自己却信奉随机事件的累积效应。2011年底，受北京大学方精云院士之邀，我有幸参加了北京大学“生态讲坛2011”报告会，聆听了方院士、张亚平院士以及康乐院士等一批知名专家的精彩报告，进一步坚定了我对生态—遗传—进化进行深度交融的信心，也对宏观生态学的近况与焦点有了进一步感受。

学术生涯启蒙于陆地，奋战于水中。我1978年进入华中农学院植物保护系学习。在大学期间，主要学习了昆虫学、植物病理学、气象学以及许多与农学相关的课程，并在学习农药课程时接触到病虫害的抗药性现象。毕业实习时去农村的棉花地里观察一种重要的农业害虫—棉蚜的生态，蚜虫的孤雌生殖以及休眠卵给我留下了深刻印象。1982年，大学毕业后我考上了北京农业大学植物保护系的研究生，师从昆虫学家管志和教授（已故）。第二年我被教育部公派赴日本信州大学留学，师从农学部园艺农学系应用动物昆虫专业的森本尚武教授攻读硕士学位，主要研究了一种名叫纹白蝶的昆虫在包菜上的产卵行为，为此，每到产卵季节，我就去包菜地里查看与统计卵的数量。1986年，我硕士毕业后进入日本筑波大学生物科学系生物学专业攻读博士学位，师从日本著名的昆虫理论生态学家藤井宏一教授（曾任日本生态学会会长），但他不久又将我送入日本国立环境研究所生物环境部的水生生物实验室进行联合培养，师从底栖动物生态学家岩熊敏夫教授，在那里我开始了水生生物的研究，主要是研究国立环境研究所内的一个人工湖（未放养鱼类）中水生生物之间的相互关系，重点关注的对象为幽蚊（水生昆虫）、枝角类（浮游甲壳动物）和鞭毛藻，在野外以及室内实验中，我反复观察与记录了枝角类的孤雌生殖以及遭遇不利环境（如食物不足）时开始产生休眠卵的现象。1989年春，我获得博士学位后来到了中国科学院水生生物研究所做博士后研究，师从著名的鱼类学和淡水生态学家刘建康院士，从此开始了长达20多年的淡水生态学和生态毒理学研究，所研究的对象包括只能进行无性繁殖的蓝藻（也称蓝细菌）、偶尔进行有性生殖的真核藻类、主要进行孤雌生殖而偶尔进行有性生殖的枝角类、蓝藻毒素以及能摄食有毒蓝藻的鱼类等。坦白地讲，我并未接受过系统的遗传学教育，虽然近年我有不少研究生从事蓝藻毒素的遗传毒理学研究。我也未系统学习过进化生物学，虽然我以前曾零星地从我们的老所长陈宜瑜院士那儿听到过一些关于青藏高原隆升对高原鱼类物种分化影响的科学故事，但我也只停留在一知半解的程度。在此，我要特别感谢陈宜瑜院士在“十五”期间（当时他任中科院副院长）给予我一次宝贵的机会让我担任了中国科学院知识创新工程重大项目“长江中下游地区湖泊富营养化的发生机制与控制对策研究”的首席科学家，使得我有机会频繁地接触中国科学院地理与湖泊研究所的许多从事湖泊古环境、地理与水文等研究的地学背景的科学家，学习与积累了到不少关于古气候、古生态、区域生态与环境过程等方面的知识。在我目前从事的研究领域，还有一个迄今都在使我深深苦恼的问题：现在到处泛滥成灾的蓝藻，它们是古老的原核生物，只能进行无性繁殖，各级政府花费掉数十亿乃至数百亿的资金都还无法控制它们的横行！

在生态中漫游。我从科学的角度曾经接触、探讨或研究过的生命过程或生态现象从陆地到水体，从微小的仅有数微米的细菌、数毫米的浮游动物到几十斤重的脊椎动物—鱼类，从生产者到消费者和分解者，从代谢产物、酶、基因到组织、器官、个体、群落、生态系统乃至生物圈，从烧杯、水族箱、围隔、围栏、到全湖、区域乃至全球，从瞬间的响应到数月、数年、数十年的生态过程乃至数亿年的地质演化。回想起来，迄今为止我经历的三十多年的学术生涯，实际上是在无意识间游走和飘逸在对象、过程或尺度都如此多样而纷杂的生态现象之间。虽然我一直都或多或少地在为生态学的尺度而纠结，但遗憾的是，我一点都未曾试图去进行一种真正意义上的生态学知识的综合。

源自偶然的动机。2011年初973项目的申报激起了我去厘清生态学中尺度问题的强烈欲望，这时我开始调集、整理与充实我的文献储备，并着手开始框架构思与内容写作。直觉和经验告诉我从生态学不同的时空尺度会有不同的世界观，这是我最初整理、思索与写作该书的一条逻辑主线。经过近一年的时间，我逐渐完成了现在的1-7章、第12章以及第13章中生命的宏观演化等内容。我还尝试着给它取了一个我感到还满意的名字—“尺度生态学”，英文名叫做“Scaling Ecology”。那时，我几乎就到了快要收尾的心境，但却并不那么满意就止步于此。也正是那时，有几个问题逐渐开始引起我的兴趣：1）为何地球上有如此之多的生物物种？2）为何地球上的生命系统在周期性的大灭绝与大爆发之中演进？3）如何将不同层次的生态过程有机地联系起来？

抓住瞬间的灵感。在寻求这些答案的审读与思索过程之中，也是在朦胧与不经意的意识之中，我突然发现我开始以一种前所未有的热情倾注于动植物的生殖特别是有性生殖问题。我意外地发现这是一个那么古老的难题，早在19世纪，进化论的创始人—达尔文对此曾百思不得其解。直到今天，有性生殖是如何起源的以及为什么要有“性”这样的问题依然被公认是进化生物学的未解之谜。一个显而易见的事实是能进行有性生殖的物种数远多于无性生殖的物种数，因此，这自然会诱使人们相信有性生殖优于无性生殖，为此，世界各国的科学家前前后后提出过20多种学说试图来阐述这一观点。我注意到这样一个现象，关注“性”之为什么的进化生物学家中多数都是动物学背景，动物的“性”也的确是最令人眼花缭乱的，而且绝大多数动物都只能进行有性生殖。此外动物基本都是雌雄异体的，雌雄同体现象极为罕见。进化生物学家历来相信有性生殖的强大威力，认为无性生殖的劣势明显，否则动物的无性生殖怎么会丢失呢？一些学者甚至极端地宣称，无性生殖的物种终究会惨遭灭绝！但是，我的学术经历使我对这样的传统观念无法认同：学习农药课程时知晓的病虫害的抗药性、毕业实习时观察过的泛滥成灾的蚜虫、在博士期间研究过的水中重要的初级消费者—枝角类、之后一直奋斗着要控制的到处蔓延的蓝细菌，它们或以无性生殖为主或只能进行无性生殖，它们都具有强大的生命力，谁能说它们一定会走向灭亡？而真实的事实却是，它们占据着属于它们的那片天地（生态位），甚至具有不可替代的作用。一个成功物种的生殖方式必定会与其生态对策相适应，因此，我提出了r-和K-生殖对策的概念。

揭开神秘面纱。为了破解有性生殖的起源之谜，我开始梳理主要生物类群（从低级到高级）或代表性物种的生殖方式，我意外地发现“性”进化的主线却是如此的明晰，简洁得简直难以让人置信：不良环境的来临—有性生殖—休眠体的产生总是那么紧密地联系在一起。结构简单的单细胞真核生物—酵母如此（产生具有抗逆性强的子囊孢子），单细胞的真核生物衣藻如此（产生具有休眠功能的厚壁孢子），低等的无脊椎动物（蚜虫和枝角类）也如此（产生休眠卵）。只是在较高等的动植物中，进化的方向出现明显的分化：植物向大而坚硬的种子方向演化，休眠与保护作用得到了进一步强化，而动物则由于向胎生的方向发展，以致在最高等的哺乳动物中“性”丢弃了其原始动机，不再服务于休眠。我意识到这些足以说明有性生殖起源与休眠体产生之间的密切关系，从而使我坚信这应该就是有性生殖起源的最原始动机，因此我提出了“有性生殖的生态起源”理论。需要指出的是，有性生殖并不是产生休眠体的充分必要条件，因为只能进行无性生殖的原核生物也能产生休眠体，如丝状蓝细菌的厚壁孢子。我认为，真核生物通过有性生殖产生休眠体或许只是一个偶然事件，只是意外地受到了自然选择的青睐而扩散开来罢了。

让“性”走下神坛。为什么世界上会有如此之多的物种，这问题看上去简单，但却没人能回答清楚，只是，人们潜意识地认为到这可能与神奇的有性生殖脱不了干系。“性”看上去就像一场场无聊的遗传游戏，按孟德尔揭示的规律通过减数分裂进行等位基因的分离与随机组合。我意识到如果将物种与基因库联系起来似乎使一切问题迎刃而解。我的观点是：物种将所有的遗传指令流动性地保存在整个群体之中，而生殖就是一个随机的遗传混合过程，而绝非人们普遍认为的那样是为了制造所谓的遗传变异。换句话来说，有性生殖就是一种遗传操作过程，而某一个体的基因组只是该物种浩瀚的基因组合之一罢了。因此，一个物种的多样性与适应性蕴藏于整个群体的基因库之中。而个体间的成功交配是物种基因库得以维持（保持基因流动）的根本。有意思的是，在操作有性生殖的减数分裂过程中，容易发生同源染色体之间的遗传交换，这成就了丰富的遗传变异，特别是容易导致基因的叠加，为物种的大型化与复杂化提供了技术铺垫。另外，不断增加的遗传变异将不可避免地增加个体间无法成功交配的风险，因此容易导致基因库的分裂（当然还取决于诸多遗传与生态的因素）。任一物种的基因库都不会维持恒定，它要么扩增、萎缩或分裂，特别是地理或生态导致的生殖隔离容易导致新物种的产生。这样，有性生殖似乎导演了一场使物种趋于无限分化的生态遗传游戏。从生命进化的历程来看，物种分化的速率总体上高于灭绝的速率，这就是为何还有数以百万记的物种依然存在于我们现在居住的这个地球上的缘故。因此，我提出了“有性生殖的生态遗传学本质”的理论。

颠覆传统观念。近交（动物）和自交（植物）导致衰退是遗传学的经典观念。植物的生殖系统配置使我对这一传统观念产生了强烈的疑问。我反复地问自己：如果自交真的那么有害，那显花植物的雌雄同株（甚至雌雄同花）现象为何还是植物生殖系统的主要模式呢？为何显花植物的自交现象还那么普遍呢？如果自交真的那么有害，为何自然选择不将植物的雌雄分开（像动物那样）？我还反复地问自己：忠实的遗传为什么就一定会导致衰退呢？那无性生殖为何还受到很多物种的青睐呢？其实，动（植）物的近（自）交衰退的一个后果就是会导致“有害”隐形等位基因的纯和与显性化，其实一些基因在一定条件下有害也许在另外条件下变为有利，而有性生殖其实是通过以一种整体的形式，通过显性和隐形的共存而保留了更多的基因类型，为不同的生存环境留下了不同的选择或适应基础。而自交则使地方（亚）种群趋于纯和，更类似于一种无性繁殖策略，但有利于适应局域环境与快速扩增，而且还能通过异交来实现种群间的遗传混合。因此，显花植物的混合生殖策略其实有机地整合了无性与有性生殖的优点，我更认为它是一个伟大的自然杰作！

更改书名。这样我从生态的视角围绕生殖的起源、现状与演化等，继续完成了第8-11章以及第13章的大部分内容的写作。此时，我不得不放弃原来的书名，原先预设的主题现在反而成为了铺垫，本书的核心变为了从生态学看生命的遗传与进化，或者更确切地说，是通过生殖将生态、遗传与进化有机地连接起来，来审视生命系统的设计、运作与演化规律，就是现在的书名。幸运的是，意外的新发现彻底消除了我原先的郁闷，心中充满的只有诚挚的感激与莫名的喜悦！当然，这也留下了一个难以回避的缺憾，前面7章相对独立，内容过于生态，虽然我已在这些章节的结语中尽量勾画了与后几章内容之间的联系，但是对一些对生态学不太感兴趣的读者来说，或许阅读这些章节会感到有些累赘。因此，对这些读者，笔者建议可以从第8章开始读起。但是，笔者认为，正是这些跨尺度的生态学知识和成就，才为本书得以成功构筑一个通过有性生殖将生态—遗传—进化进行有机融合并成功解释地球生命系统的设计、运作与演化模式提供了重要基础。

无知者无畏。我自认为可称得上是一个生态学家，或者就我的研究经历来说，更应该限定为一个淡水生态学家。我完完全全是一个遗传学和进化生物学的门外汉，虽然对生态学家来说，进化比遗传更容易亲近一些。在中国，水生态学家在生态学界的地位更是微乎其微，大多数研究已日益局限于环境生物学，还有一些渔业生物学研究，理论的生态学研究十分罕见。因此，在这本书接近收尾的一刻，我心底里充满了忐忑，因为我意识到我是在以一种大无畏的姿态挑战两个有着悠久研究历史、精英云集而自己却并不熟悉的领域！而且我居然还胆大妄为地提出了两个新的概念和两个新的理论，也许人们会认为这充其量就是两个假说，也许一些遗传学家会不屑一顾。但我相信，许多古往今来的重大创新都萌生于学科的交叉与深度融合之中。我已准备好迎接或接受一切科学的批评与批判。

诚挚的感谢。初稿完成后，我请东湖生态站的两位研究员—倪乐意和陈隽观阅，试听一下读后感，结果她们对稿件内容的惊讶与赞赏给予了我莫大的信心（也感谢她们对清样稿的反复校对）。我要特别感谢水生所现任所长赵进东院士对蓝细菌基因组的一些独特而令人深思的见解，尤其是他提供的关于生长在不同区域的铜绿微囊藻的基因组呈现出惊人变化的信息使我更加相信无性生殖的原核生物也存在活跃的遗传变异（在我看来，甚至不逊于真核生物）这一事实的可能存在，也感谢他在诸多方面对我的包容与理解。

在本书付印前，我还将清样稿发给了国内十多位在相关领域（生态、遗传与进化等）知名的学者以恳请不同专业背景的科学家过目与指教。正至春节假日，难免打搅了诸位，在此表示诚挚的歉意与衷心的感谢。同时，我郑重申明，著者对本书可能的错误观点或缪误负全部责任。本书从无“序”出发，期待为读者认识如此斑斓多彩的有序的生命世界提供独特一点的视角。

来源：谢平. 2013. 从生态学透视生命系统的设计、运作与演化—生态、遗传和进化通过生殖的融合. 北京：科学出版社（英文：Xie P. 2013. ScalingEcology to Understand Natural Design of Life Systems and Their Operations andEvolutions – Integration of Ecology, Genetics and Evolution through Reproduction. Beijing: Science Press）引述该博文的相关内容时，请引用该专著。感兴趣者可到：http://wetland.ihb.cas.cn/lwycbw/qt/下载电子版（仅供学术交流，禁止商用）

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